JPS61259397A - レ−ザ−使用設備の安全装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は安全装置に関し、特にレーザー使用設備の安全
装ｆＫ関する。

（従来技術） 現在稼動中の成る設備では、水、砂、アルミニウムなど
の充填物をサンドイッチ状に挾んだ（”Ｐ・ｒｓｐｅｘ
　（登録商標）”などの＞、ｒｅリカーぎネート樹脂、
屑、またはアルミニウムのコ重層壁から成る構造の安全
エンクローシェアが使用されている。かかる構造物は、
達人レーデービームが検出されると予期される、たとえ
ば３分の規定期間中レーザービームの透過を阻止するｖ
ｔ壁とするつもりで用意したものである。

水を充填物として介在させた２重層壁を使用して観察窓
を設げる場合に、該層壁間の空隙を信頼性の高いシール
で封止すると共に、該空隙を配水タンクと連結すること
によって、レーザーの達人ビームが内層壁を透過する場
合には、該ビームの透過した水に代えて透過を免れた水
を配水タンクから供給し、これに伴って該配水タンクの
液面をフロートで略一定に制御し、その結果速入レーデ
ー♂−ムの外Ｒ壁の透過が阻止されるようにしなければ
ならない。達人レーデービームを検出できるようセする
ため、−重層壁間に介在させた水の存在を監視し、必要
に応じて水を配水タンクから上記２重壁に供給するため
の適当な計器が投げられる。天井にも安全設備を設げる
必要があり、そのための提案の一つに、天井を水入り＠
製トレイのアレイから成るＷ造につくり、該トレイに監
視計器つき上方配置給水口を設け、該計器により上記ト
レイ中の水位を常時監視し、達人レーデービームが透過
した水の排出により生じる水位低下の場合に前記上方配
置給水口から給水するタイミングを検知するようにした
ものがある。

内蔵計器つきの上記壁および天井構造物は費用がかかる
という事実に加えて、出力のますます増大する強力なレ
ーデが出現しつつある情況においては、　！ｒＫＷ程度
の出力をもつレーザーを、特に直列に２台接続して１０
ＫＷの合計出力が得られるようにして使用する場合にも
なお現行の基準を実現しようとすればそのためのエンク
ロージユア構造物の費用が螺旋状に増大することは避け
られない。加えて、０．　！ｒ　ｍを超える面積の水入
り窓の場合は特に、水封上装置の信頼性を確保するのが
困難になる。

（発明の目的） 本発明の目的はサンドイッチ状充填物と内蔵計器を具備
する高価な構造と、かかる水入り構造に付随する封止の
間１とを回避することのできる、レーザー使用設備の改
良形安全装置を提供することにある。

（間１点を解決するための手段） 本発明によればレーザー使用設備の安全装置が提供され
るのであって、該安全装置は上記設備を収容するエンク
ロージユア、該エンクロージユアを形成するか、もしく
はかかるエンクロージユア内に位置するかの、少なくと
も７つの面、つまり７つの壁によって放出された輻射を
監視するセンサー装置、および該センサー装置に応答し
て単一の［ｇ４値または複数個の閾値な超えた。放出輻
射のしくル、またはその変化に応じてレーザーの作動を
変更する装置を包含することを特徴とする。

実際には、センサー装置は赤外光の輻射に応答するもの
とし、かかるセンサー装置が上記表面、つまり通常はレ
ーザービームが入射することのない、エンクロージユア
の壁面および天井面を監視するために使用される。従っ
て、エンクロージユア内でレーザービームがその所定の
進路から１れて監視をしている表面に当たると、そのた
めに生じる該表面の温度上昇が上記センサー装置によっ
て検出され、起こりうる被害を阻止するようにレーザー
の作動条件が変更される。

かかる変更を行なうには、たとえば、レーザー装置の作
動を不能化してもよいし、あるいは゛シャッター装置な
どによってレーザービームを遮断するようＫしてもよい
。あるいは、可聴及び／又は可視装置が作動してオペレ
ーターに事故の発生を警告するようにしてもよい。

セレン化銀、カドオウムや水銀のテルル化合物、鉛や錫
のテルル化合物などの赤外線に対して感じる材料を使用
した市販の赤外センサーはかかる放射光のレベル変動に
対して迅速な応答時間を有する。従って、本発明によれ
ば水、砂、グラファイトなどの充填物を使用せずに安全
エンクロージユアをつくることが可能であるが、その理
由は放射光がエンクロージユアの構造材料を透過してそ
の顕著な焼損を生じるようになる前に該エンクロージユ
アの壁面および天井面へ逸れて入射するレーザービーム
を検出し、レーザービームに働きかげて、かかる事態の
生じないようＫすることが可能だからである。

本発明に使用のセンサー装置は上に列挙したような材料
であって、その禁止帯のエネルギーがエフ　／　ｏ　−
）エアの表面で放出された輻射の７オトンのエネルギー
よりも低いようなものを使用した量子検出器タイプとす
る。かかる検出器は光起電効果や光導電効果を利用した
ものとしてもよく、また感度を上げるため検出器を低温
で作動させるための冷却装置つきのものとしてもよい。

センサー装置は広い視界を生じる光学装置と組合わせて
使用するのを好都合とする。センサー装置は単一の検出
器から成るように構成してもよく、あるいは複数個の検
出器から成るよ５に構成してもよい。

検出器（単数または複数）を走査装置の一部として構成
し、該検出器の見る視界が被走査装置によって監視すべ
きエンクロージユアの全表面にわたって走査されるよう
Ｋしてもよい。

単一の検出器を使用する場合、かかる検出器を該検出器
がエンクロージュアの表面に対して相対的な走査運動を
行なうように、つまり連続回転または割出回転を行なう
ように取付けることができる。あるいはその代わりに、
かかる検出器に対し異なる視界を順次提供するよう忙構
成した光学装置に該検出器を組合わせるようにすること
もできる。

多数の検出器を使用する場合、かかる検出器を該検出器
がエンクロージユアの表面に対して相対的な走、査運動
を行なうように構成することもできるし、あるいはその
代わりＫかかる検出器を該検出器は不動ではあるが各検
出器がそれぞれに異なる視界を見るよ５に！成し、それ
によってエンクロージユアの監視すべき全表置がかかる
検出器によって連続して観測されるようにすることもで
きる。

検出器（単数または複数）Ｋ入射する放射光の周波数帯
域を制限するフィルター（単数または複数）をかかる検
出器に必要に応じて組合わせることも可能である。

本発明による安全エンクロージュアの壁面および天井面
を前述のように２重ｉｓ造とすることも考えられるが、
放射光による内層の焼損の起きる前に焼尽を惹起する条
件を検出することができるので、従来装置に使用されて
いたよ５な、監視計器つき上方配置給水口を組合わせた
サンドイッチ状充填物を無くすることも可能である。

情況によってはレーデ使用設備を囲繞するように構成し
た特別の安全エンクロージュアの使用されることがあり
、そのような情況では、一般に、コンクリートなどの材
料でつくった末および他の任意の壁面は当面除外するに
しても、レーザービームの当たったと思われる表面の全
部、または少なくともその大部分を監視することが必要
になる。

しかしながら他の情況では、レーザービーム発生装置を
既存のエンクロージユアに取付け、本来かかる目的のた
めに特につくられていない該エンクロージュアをレーザ
ー使用設備の安全エンクロージユアに改造する場合、い
ずれにしてもエンクロージュアの大部分をコンクリート
などの材料でつ（らなければならなくなるが、かかるコ
ンクリート材料がレーザービームを直ぐに通すことは無
いにしても、かかる材料には放射光を透過させ易い表面
や区域の含まれていることが有るかも知れず、その場合
にはかかる材料でつくったエンクローシェアの外側にい
るオペレーターが放射光に曝らされる危険の生じる恐れ
がある。

かかるエンクロージユアの１例として、原子炉から取出
された使用ずみ核燃料棒要素などの高放射性物質を遠隔
処理するためのケイプ、つまりセルがある。かかる遠隔
処理用タイツおよびセルの大部分は、レーザービームの
透過という観点からは間層を生じないゆれども、オペレ
ーターがかかるケイプ乃至セル内に据えたマニピュレー
タなどの運動を外から制御できるようにするための観察
用窓が上記ケイプ乃至セルには設けられなくてはならな
い。かかる観察用窓は広い間隔で配置された内外の窓プ
ラスから成り、両室ガラス間の空隙に水を充填物として
介在させるようにして構成するのが普通であるが、この
ガラス窩はレーザービームを透過させ易く、従ってたと
えば核燃料棒組立体を分解する際に燃料棒の包帯を切断
するためレーザー切断機をケイプ乃至セル内で使用しな
げればならないような場合にかかる機械のオペレーター
は危険に曝されることになる。

従って、たとえば観察用窓を備えたケイプ、またはセル
の場合、レーザービームがかかる窓の表面及び／又は核
表面をｉ繞する周縁区域に入射するとき適当な救済措置
が講じられるように、上記少なくとも１つの表面を観察
用窓の内側を向いた面とするか、もしくはかかる窓のか
かる面を含む成る表面区域とするのが望ましい。単一の
検出器を使用するときはその検出器に、また複数個の検
出器を使用するときは各検出器にマスクを施してかかる
検出器の視界を制限するようにすることによって、単一
の検出器、または複数個の検出器のどちらの場合にも各
検出器がレーザービームな透過させ易い表面から出てき
た輻射光のみを「見司ことができるようにするのが望ま
しい。

本発明の好ましい実施例によれば成る区域内で放射され
た熱輻射の揺動を監視する監視装置が提供されるが、該
監視装置は赤外線センサー装置、該赤外線センサー装置
が同一の全視舒を反覆して見るように監視区域を反覆走
査する装置、該反覆走査により発生した全視界にわたる
赤外輻ス射光を基準波形信号として記憶する装置、およ
び各走査周期中に発生した上記センサー装置の出力信号
を上記記憶された基準波形信号と比較し、そうすること
によって上記視野内の赤外放射光のレベルの局所的変化
が検出されるようにする装置を包含する。

基準波形はセンサー装置に監視区域の走査を行なわせる
ことによって得られるが、これは被害の潜在的発生源の
有無が未知であるような情況において、監視装置を使用
して正しい進路から逸れたレーザービームを検出しよう
とする場合に、たとえばレーザーの付勢に先立って行な
われることもあるし、あるいはレーザーの正常の作動期
間中和行なわれることもある。監視区域内の温度の、た
とえば日閏的変動を考慮の上基準波形が変更されるとい
う意味で、基準波形を非持久性のものとしてもよい、従
って、基準波形を得るための走査を所定の間隔で行なう
ことによって記憶されている基準波形信号が絶えず更新
され、この更新した基準波形信号がその後に行なわれる
走査期間中に得られるセンサー装置の出力と比較される
基準信号となるように監視装置を配置することも可能で
ある。

テレビジョンの画像が多数の「絵画１Ａ（Ｐｌｘｌｅ）
Ｊから作り上げられているよ５Ｋ、全視界を構成してい
る各増分帯域にそれぞれが対応する多数の離散デジタル
値の形で基準信号をデジタル化して記憶するのが好都合
である。従って、走査の行なわれている間じゆ５、セン
サー装置は全視界をその増分帯域の循環列として見てい
るわけであって、センサー装置が該増分帯域を見ている
間に該センサー族ＲＩＩＣよって発生させられる（単数
または複数の）出力信号は、同時モードまたは遅延モー
ドで、基準波形信号の対応するデジタル値と比較される
。

（時間と共に極めてゆっくり変化する傾向のある）被害
を及ばずことのない、赤外輻射光の検出レイルの変動忙
帰すべき基準波信号の闇値からの偏差と、正しい進路か
ら逸れたレーザービームなどの潜在的被害発生源に帰す
べき検出信号の閾値からの偏差とを弁別する識別装置を
監視装置が包含するように構成すると好都合である。識
別装置は閾値を超えた値の変化及び／又は閾値を超えた
値の変化とその変化率との両変化に基づいて弁別を行な
う。

センサー装置の見る視界の全体は、水平面内で３４０　
’、そして当直平面内で少なくともｌコＯ０とするのが
代表的な値である。

本発明の他の諸特徴、および諸相は単なる例示としての
添付図面を参照して以下に述べる説明から明白になるは
ずである。

まず第１図について説明する。レーザー設備は適当に書
簡されたレーザー光源ｌＯを包含する。

レーザー光源ｌＯのビームは切換ミラー装［１４に結合
された導管１２を経てコ個の作業室１６゜１８の何れか
へ導かれる。各作業室はエンクロージユア内に収容され
ていて、レーザー溶接やレーザー切断などの必要とする
作業がかかる作業室内で行なわれる。安全用隔離装置２
０はレーザービームが各作業室のエンクロージュアに進
入するのを阻止できるようにしている。レーザー光源ｌ
Ｏはシャッター装置２ｚを具備し、該シャッター装置２
Ｂは開いている時はビームが導管内に進入できるように
すると共に、複動式空気圧シリンダーなどによって閉ざ
される時はビームが導管内に進入するのを阻止する。

レーザー使用設備は安全エンクロージュア内に収容され
ていて、該安全エンクロージュアはたとえばアルミニウ
ム４製の溝壓支持体８０を含む支持枠に取付けられた。

たとえばポリカーゴネート樹Ｎ膜及び／又は鋼板の被着
されているノ４ネルｚ８から成るコ重層構造としてもよ
い壁ｚ４と天井ｚ６とを包含する。第２図に示すように
、壁２４は鋼板の被着されている下部と、ＰＥＲ５ＰＥ
Ｘ（ポリカーゴネートの発鈴商標名）の膜の被着されて
いる上部とから成シ、後者は観察用設備となる。前にも
述べたように、現行の安全装置の設計では、２重Ｐ構造
の壁は両層間にサンドイッチ状に挟設された充填物を備
え、該充填物は壁の上部においては水であシ、下部にお
いては砂である。

本発明による安全装置を使用すれは、かかる充填物は不
要になる。

第２図について説明する。監視装置８ｚが安全エンクロ
ージュア内に配置されているが、この監視装置をたとえ
ば上記エンクローシェアの天井１６に吊着するようにし
てもよい。監視装置８２は７個以上の赤外線センサーを
包含し、たとえば多数のレンズ８４を含む適当な光学装
置と組合わされた上記赤外線センサーは、故障の生じた
場合に正しい進路から逸れたレーザービームが当たるこ
とになるはずの壁の全内表面を見ることができるように
配置されている。第２図の参照符号８６で示したーによ
って代表的な祈界を表示する。正しい進路から逸れたレ
ーザービームが監視している表面の何れかに当たるとき
は、監視装置Ｋよって直ちに検出されることになるホッ
トスポットが生じる。このような状況になると、監視装
置はたとえはレーザー装置の作動を不能化し、レーザー
ビームが導管装置内に進入するのを阻止するシャッター
装置２２を作動させるなどしてレーザーの作動状態を変
更する制御回路に制御用出力信号を供給する。

第３図について説明する。第３図はレーザー切断装置に
よって包帯を切断して解体しようとする核燃料棒要素な
どの使用ずみ核燃料を処理するためのタイプに本発明を
適用する例を示す。ケイプは厚いコンクリートの壁５０
でつくられていて、観察用窓５ｚがこのプンクリート壁
に設けられている。本発明を説明するため、との峻察用
窓５ｚは外側窓ガラス５４と、上記ケイプの内側に面し
た内側窓ガラス５６と、側窓ガラス間の空隙を充填して
いる液体１５８とから成るものとする。このケイプ内に
は（図示されてない）レーザービーム使用設備が配置さ
れていて、かかるレーザービーム設備は遠隔操作可能の
口がット装置に取付けられた溶接ヘッドまたは切断ヘッ
ドなどのレーザー使用工具を包含するものとする。レー
ザービームが観察用窓に当たることも全熱なければ、よ
しんは当たったとしてもレーザービームが内（ｌｌ＋窓
ガラスを透過する（従って充填液体と連間マスクに損傷
を与える）に少なくとも充分な長さの時間かかるレーザ
ービームが当たっていることもないようＫするため、内
側窓ガラスの表面は赤外線センサー装置６０によって監
視されていて、該センサー装置の視界はこの視界が観察
用窓の周縁と一致するようにマスク６０によって制限さ
れている。従ってこのセンサー装置は観察用窓に入射す
るレーザービームに対してだけ応答するのであって、壁
５０に入射するレーザービームに対しては応答しないの
である。センサー６０によって検出された輻射光のレベ
ルが所定の閾値を超えれば、この条件を利用してレーザ
ーの作動を前に述べた方法で不能化するか、成る種の警
告を発するようにするか、あるいはその両者を行なうよ
うにする。

第１図乃至第３図に示す実施例において、監視装置は固
定された視界を有している。監視区域が第１図と第一図
に示すように広い場合は、走査型監視装置を使用するの
が一般には好ましい。第グ図は走査装置の１例を示し、
この例の装置は固定上部ハウシング７０、同定下部ハウ
ジング？２、および走査ヘッド７４を包含する。上部ハ
ウジング７０は第１図と第２図とに示すものなどの安全
エンクロージュアの天井における適当な有利と思われる
点く固着するようにしてもよく、かかる上部ハウジング
７０は（以下に説明することにする）電子回路と該電子
回路用の電源回路とを収容するようＫしてもよい。下部
ハウジング７ｚの中には電気駆動モーター７６が収容さ
れている。下部ハウジング７２の下部には、軸受７８を
介して、環状シャフト８０が回転自在に装着されていて
、該環状シャフト８０の下端には走査ヘッド７４が固着
されている。走査ヘッド？４が軸線８６０回シに走査を
行ないつるようにするため、ベルト８４とプーリー８ｚ
からなる駆動装置によってモーター７６が環状シャフト
８０に結合されている。

図示のように下部ハウジング７２に固着してもよく、あ
るいは駆動装置のプーリー８２又は環状シャフト８０に
固着してもよいアーム９０によって、セン化銅の光電池
などの赤外線センサー８８が軸線８６にそって配電され
ている。周囲から入射する赤外輻射光は光学系により捕
隻されて上記赤外線センサー上に結像する。従って、図
示のように、この光学系は広角レンズｇα、ビーム折曲
ミラー９２．および合焦レンズ９４を包含し、上記各光
学素子は皆走査ヘッド？４と一緒に回転するように装着
されている（もつともレンズ９４に関しては、これを走
査ヘッドと一緒に回転させる必要は必ずしもない）。広
角レンズ９０は円柱レンズとする。センサー８８、レン
ズ９０．レンズ９４、およびミラー９２を包含する光学
系は、たとえば垂直平面内で１８、θ０で、水平面内で
７０の、／　ｒ　００Ｘ　／’の瞬間視界をもつように
構成してもよい。これらの数値は例示として与えたもの
であるので、要求に応じて種々の異なる値を取シうるも
のと解するべきである。たとえば、すぐに思いつくよう
に、垂直平面内で張る角度を要求によってｑＯＱから２
７０°の範囲に選ぶことができよう。センサーＢ８はレ
ンズ９４の焦点面上に位置を占めているので、円柱レン
ズ９０が屈折力をもっていない水平断面内において、セ
ンサー８８とレンズ９４とは（Ｗをセンサー８８の受光
面の幅とし、ｆをレンズ９４の焦点距離として）号グラ
ジアンで与えられる瞬時視界に等しい水平画角を形成す
る。円柱レンズ９０はセンサーに到達する輻射光の角度
の範囲を水平断面において７ｇ００まで拡張するという
効果をもつ。走査ヘッド７４が（代表的には毎秒少なく
とも完全に１回転を行なうような回転速度で）回転する
につれて、光学系によって生じる視界は３乙θ０のすみ
からずみまでに及ぶことになるので、非常に広い全視界
が得られ、この全視界は水平面内では３６０゜であシ、
垂直面内では図示の実施例に示すように１８、θ０であ
る。

多くの場合、第７図に示すような単一の走査装置とする
だけで充分ではあるが、充分な視界がカバーできるよう
Ｋする必要のあるときは、第７図に示すような走査装置
をもう７台、もしくは複数台具備することによってかか
る走査装置を集合した全体はレーザービームを潜在的に
透過させ易い全ての面からの達人輻射光を受入れること
ができるようになる。第４図に示す実施例では、円柱レ
ンズ９０が垂直面内で張る角度は７ｇ００であったが、
レーザービームを透過させ易い面が一部の面に限定され
ているような応用ではよシ小さな角度を張るようにして
もよく、そのような場合にはレンズ９０にマスクを施し
て視界を必要に応じて制限するようにする。

走査速度はモーター？６によって制御可能であシ、必要
に応じて、オペレータが作動させることのできる操作点
を利用するなどして、モーターの速度を変えることによ
って走査速度を選択的に変更することが可能である。走
査速度を変更することによって達成可能な温度分解能を
また制御することが可能になる。すなわち、走査速度を
運くすれば遅くする程達成可能な温度分解能はますます
高くなる。走査速度の変更を許容することによっテ、レ
ーザービームをエンクロージュアの表面に当てることに
よって発生させられるホットスポットを迅速に測定する
場合（この場合は、高速走査が適当である）と、赤外輻
射光の放射レベルが相当に大きくはない増加を示すよう
な結果になる別の状態を検出する場合（この場合は、低
速走査速度が適当である）との両方の場合に監視装置を
使用することができる。従って、レーザー装置の作動中
は安全エンクロージュアの中へは人を入れないようにす
る安全装置が一般に必要となる。エンクロージュアの中
に人が入っていれば人を放射された赤外輻射光のレベル
の変化を見ることによつて検出することができるが、か
かる輻射光のレベルの検出は低速走査速度によって可能
である。必敦とあれば、２台の走査装置を用意しく検出
する輻射光のレベルの異なる閾値を使用して）ホットス
ポットの検出と人の存在の検出とに両立する走査速度で
上記各走査装置を作動させることによってどちらかの走
査装置が監視状態を制御し、すなわちホットスポットの
発生を検出するか、あるいはエンクロージュア内に人の
いることを検出するかしてレーザー装置の作動の適当な
不能化を開始させ、これと同時に警告信号を発生させる
ようにすることが可能である。そうする代わシに、後に
貌明するように同一の監視装置を使用して画タイプの状
態を監視することも可能である。代表的な場合について
述べると、高速走査速度はり秒／回の走査を完全に行な
う速度よシも大きく１０θミリ秒について７回の走査が
行なわれる程度であるのに、低速走査の速度は数秒につ
いて７回の走査が行なわれる程度である。

第り図に示す光学系によって得られるぎ間視界は（長い
方の寸法と短い方の寸法の比が少なくとも３θ：／で、
代表的には／２０”、／から２コＯ：／の程度の）伸長
した形状のものであるが、（同根度の相互に直角な方向
の寸法をもつような）コンパクトな瞬間視界を使用する
こともできるのであって、そのためには連続回転する多
角形ミラー、またはブラウン管の便向に使用される鋸歯
状波を生じるように、ガルバノメーターによって角度偏
向されるミラーなどの手段を使用して上記コンパクトな
視界が相互に直角な平面内で走査されるように構成する
ことによってかかるコンパクトな瞬間視界が得られるの
である。すなわち、たとえば多角形ミラーを使用して該
多角形ミラーを（たとえば３０〜ｌｂＯｒｐｍの）速度
で回転する垂直軸の回９にゆっくり回転させることによ
って垂直平面内の迅速走査を発生させることが可能であ
る。しかしながら、第グ図に示すような伸長した瞬間視
界を使用する方がどちらかといえば好ましいが、それは
この場合には機械的駆動装置をより簡単にすることがで
きるばかシでなく、光学素子を高速度で動かす必要もな
いからである。

第３図はセンサー８８の出力を処理する電子回路の線図
である。センサー８８は前置増幅器９６に接続される。

前置増幅器の出力はレベル比較器９８の第１の入力端子
に供給される。該レベル比較器ｇ８の第２の入力端子は
基準閾値発生回路１００に接続される。該基準閾値発生
回路１００は選択的に設定値を変えることができるのみ
ならず普通には許容可能な赤外放射光の最大レベルにプ
リセットすることのできる基準閾値を発生するものであ
る。従って該基準閾値発生回路の出力を第２の入力とし
て有するレベル比較器１００は正しい進路を逸れたレー
ザービームがエンクロージュアの壁に当たって生じるホ
ットスポットをレーザービームの作動区域における、赤
外放射光の正常なパックグランドレベルから直ちに識別
することができる。もしセンサー８８からの入力がグリ
セットされている閾値を茹えるものであれば、比較器９
８は出力を発生し、この出力が一個のタイミング回路１
０２と１０４とに供給され、該タイミング回路１０２と
１０４は、それぞれの出力１０６．１０８を経て、警告
信号発生回路１１０を作動させるように働き、該警告信
号発生回路１１０は異常なホットスポットの検出された
場合、もしくはセンサー８８又は電子回路の故障の検出
された場合に警告信号を発生する。また上言己警告信号
発生回路１１０は、前にも述べたように、出力ＩＬ２を
介して、レーザー装置の作動不能化を適当に行なう。

センサー８８、又は電子回路の故障に対する保、護は、
各走査を行なう度に横断され・る全視界内の成る既知の
点に基準熱源１１４をよく考えて設けることによって行
なう。たとえば、基準熱源１１４となる基準ホットスポ
ットを電気抵抗素子でつくり、センサー８８が走査の度
に基準スポット１１４を必ず一度は見るようにかかる基
準ホットスポット１１４をエンクロージュア内の適当な
有利と思われる点に配溝するようにしてもよい。２個の
タイミング回路１−Ｏ２と１０４は、共同して、基率ホ
ットスポット１１４と不所望の任意なホットスポットを
弁別する動作を行なう。加えて、タイミング回路１０９
は各走査毎に、しかもどの走査が行なわれている間でも
センサー８８が基準ホットスポットを確実に見るように
保証する。タイミング回路ｌｏ２は走査周期よりも長い
休止周期をもつ単安定マルチパイル−ターを包含してい
るので、各走査毎に基準ホットスポットが検出されるも
のとして、該タイミング回路１０２は比較器９８が基準
ホットスポットの検出に応答して発生する出力によって
トリガー人力を各走査毎に反援して（休止することなし
Ｋ）供給される。しかしながら、タイミング回路１０２
が休止していれば、これは走奔周期内に基準ホラトス４
ツトが検出されない故障を示すものであって、その場合
には警告信号発生回路１１０によって警告信号およびレ
ーザー装置の作動不能化信号の発生が開始される。そう
するのが望ましければ、連続走査サイクル中で２回以上
基準ホットスポットが検出されないとき（っまシ、たと
えば３回の走査サイクルのうちの２回とも検出されない
とき）に限って回路１１０への出力が生じるように回路
１０２を構成するようＫしてもよい。

タイミング回路１０４は基準ホットスポット１１４に基
因する信号によってトリガー人力を供給されると共に、
走査周期よりも僅かに短い休止周期を有する単安定マル
チバイブレータ−を包含するようにしてもよく、シかも
このタイミング回路１０４は上記タイミング周期中に＄
Ｊ準ホットスポット以外のホットスポットを検出すべく
構えるよう構成して本よい。従って、たとえは、タイミ
ング回路を原理上は第６図に示すような様式で作動させ
ることＫなる。比較回路９８からの出力は、線路１１６
を経て単安定マルチバイブレータ−１２ｓＫ供給される
と共に、線路１１８を経てアンドゲート回路１ａＯに供
給される。トリガー人力を供給されるとすぐに、単安定
マルチバイブレータ−１２９はそのタイミング周期の間
アンドゲート回路１２０の第２の入力端子において７つ
の出力を保持するが、単安定出力は遅延回路１ａ４によ
シ遅らされてトリガーパルスが２つのルートを経てアン
ドダート回路１２０に略同時に到着するのが阻止される
結果になるので、この段階ではアンドダート回路１２０
が線路１２０上で２つの信号を一致して生じることはな
い。単安定マルチバイブレータ−のタイミング周期内に
第２のホットスポットが検出されないときは、単安定マ
ルチバイブレータ−１２２は休止してｒ−ト回路１２０
の第２の入力端子に保持していた出力を解放し、基準ホ
ットスポット１１４に基因する次のパルスによってトリ
が−されるのを待つ。しかしながら、単安定マルチバイ
ブレータ１２２が休止する前に第２のホットスポットが
検出されるときは、かかるスポットに基因するノ９ルス
が線路１１８を経てデート回路１２０の第１の入力端子
に到着し、とのノ母ルスが第１のホットスポットに基因
するノ蓼ルスで遅延回路１ｇ４によって遅らされて到着
し九ノクルスと共Ｋ）！ａミート路１２０の両入力端子
に印加されるとダート回路１９０の出力が線路１２６上
に生じ、この出力によってラッチ回路（電子式ラッチ装
置）１ｚ８を作動させて警告／不能化開始回路１１０の
作動を開始させる信号を発生させる。指摘しておきたい
ことであるが、基準スポット１１４は１０２と１０４の
両タイミング回路をｌ走査サイクル毎に７回の割合でト
リガーするという作用を行表うものであるから、かかる
基準スＩットはセンサー及び回路の自己診断機能を備え
ているということに加えて、同期用調時基準信号を備え
ているということであシ、そのため、たとえばモーター
７６とシャフト８０との間を結合しているプーリー／ベ
ルト駆動装置におけるベルトのすペシに基因するものな
どの、走査速度の重大な変化を検出することが可能であ
る。かかる事態の発生した場合、基準ホットスポットの
視界の移動に伴ってタイミング回路１０２及び１０４の
タイミング周期の相対的変化が発生するのであるが、こ
の移動量が充分に大きいときは、事故の発生しているこ
とをタイミング回路１０２と１０４は指示する。

第グ図の走査型ホップ４ツト監視装置をサンプリング回
路と組合わせて使用することによって非常に大きな適応
性をもって赤外放射光を監視することができる。かかる
サンプリング回路の７例を第７図に略図で示す。位置符
号器１８０を（第７図において参照符号１４０で示す）
第グ図の走査型ホットスポット監視装置と組合わせると
、各走査サイクル中に到達するホットスポットの呈する
電気出力の瞬時値が得ら′ｈる。符号器１８０はモータ
ー７６の駆動軸の横持する歯つきディスク（第ダ図参照
）と共惰′する近接スイッチ、っまシ光電スイッチ１８
２を包含するよう構成されているので、たとえば２ｊ　
ｌ、　／ＩＰルス毎走査サイクルのパルス系列が発生す
る。たとえば駆動ベルトのスリップなどによる誤差を排
除するようにしたいのであれば、走査ヘッドそれ自体の
回転に符号器が応答するように構成してもよい。

センサー８８の出力と符号器１８０の出力はマイクロプ
ロセッサ−素子として構成してもよい信号処理回路１８
６に供給される。デジタル記憶装ｆ１８８は監視すべき
全視野にわたる基進ホットスポットの温度分布形を記憶
する役目を果たすものであって、該デジタル記憶装置１
８８への書込みは各走査期間中に生じた（たとえば、２
３６個の）一連の瞬時視界を構成する要素視界を代表す
るデジタル値の系列によって行なわれる。監視の行なわ
れている間じゆう、センサー８８の出力は（たとえば、
コ、り６回毎走査サイクルの割合で）反覆してサンプリ
ングされ、このサンプリング値はデジタル記憶装ｆ＃１
８８から取出された対応する基準値と共に比較器１４２
へ供給され、何時走査を行なっても、つまりコ回以上の
走査を行なっても７回以上の走査について上記サンプリ
ング値と上記基準値との差が閾値記憶装置１４４から取
出された所定の閾値を超えているときは、警告及び／又
はレーザー装置作動不能化開始回路１４６か作動させら
れる。

代表的には、走査速度は７秒乃至それ以下の程度であシ
、センサーの出力の発生する時点と警告装置の作動の開
始される時点との時間差は７秒以下である。従って、レ
ーザーを利用して監視を行なう場合に、比較器１４２の
出力を使用してレーザー装置の作動不能化を行なったシ
、別方法でレーザー装置の作動を修正したシすることが
できるのであれば、被害が広がる前に適切な救済措置を
啓しることが可能である◎ 第６図に関連して記載したように、基漁ホットスポット
を安全保証装置として視界内の適嶋な装備（たとえば、
壁などの構造物）に固着する仁とＫよって、走査装置の
自己診断枦伸をもたせるようＫすることができる。すな
わち、この基準の「ホットスポット」を走査装置が走査
する度に視界内で見なければならない特定の点として、
基準ホットスポットが視界内ＫＴｈいときは、この情報
を使用して警告信号を発するようにすることもできる。

この基準ホットポットは、警告すべき状態の検出される
特定の区域を容易に特定することのできる走査祠、界内
の幾何学的基準点を与えるものでもある。

デジタル記憶装置に書込まれるデジタル値の集合から成
る基準温度分布の図形は、潜在的被害発生源の存在が未
知の情況において、たとえばレーザー装置の付勢に先立
って、あるいはレーザー装置の正常運転中に、監視すべ
き区域の走査を行なう走査装置１４０ｔ−まず使用する
ことによって得たものである。すなわち、全走沓視界中
の各増分視界についてセンサー８８の出力をサンシリン
グし、こうしてサンプリングされた値をデシタル記憶装
＃１８８の適当なアドレスに書込み、その後に行なわれ
る監槽走査時に上言ｅサングリング値の得られた賭点に
対応する諸位置が走査されるときに、上記書込まれた値
が読出され、該監視走査時にかかる諸点で検出された出
力のサンプル値と比較器１４２の中で比較されるのであ
る。

閾値記憶装置１４４は１つ以上のＰＡ値を記憶すること
ができるようにしであるので、比較器１４２が比較を行
なっている間、走査の行なわれる異なったサンプリング
位置に対して異なった閾値を使用することもできる。デ
ジタル記憶装置１８８に書込まれた？Ｓ準温度分布の図
形は、そうするのが望ましければ、信号処理回路１８６
を使用して、前に書込まれ念値を現在取出したサンプリ
ング値と取替えることによって、一定の間をおいて更新
することも可能である。かかるデータの更新は走査の行
なわれる度ごとに行なうこともできるが、たとえば６９
分に７回というように比較的長い間をおいて行なうのが
普通である。

信号処理回路１８６はセンサー８８からのサンプリング
出力を２つのモードに従って処理する。

第１のモーげにおいて、サンプリング出方は書込まれて
いる対応基準値と俯々に比較されるので信号処理回路１
８６けホットスポットの発生による大きな温度変動に対
して即座に応答することができる。より精度の高い温度
分解能を与える第二のモードにおいては、サンプリング
出力はサンプリング間隔に比して比較的長い時間間隔に
わたってす／ｆリング値を平均するという平均化技術を
使用して分析される。従って、この第二のモードでは、
比較器１４２は平均化されたサンプリング値を、たとえ
ばレーザー起源のホットスポット以外の熱源を検出する
ために、閾値記憶装＃１４４がら読出した比較的低い閾
値と比較するように作動することが可能である。たとえ
ば、第２のモード（事実、このモードは任速走査を模擬
したものに外ならない）によれば、安全エンクロージュ
アの中に違法に存在する人員の検知が可能であって、そ
のような場合には、たとえば警告信号の発生及び／又は
レーザー動作の不能化を含む適切な措置を講することが
できる。

実施例では天井に吊着するように示されているが、本発
明の走査装置は床などの便宜な取付面にＭ着した細長い
円柱、つまりポールによって取付けるようにすることも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は安全エンクロージュア内に配置されたレーザー
使用設備の略平面図である。 第２図は、見易くするためにレーザー製電を除いた側面
図であって、ホットスポット監祠装置の基本形を示す。 第３図は使用ずみ核燃料を遠隔操作するためのケイプの
部分平面図である。 第ダ図は走査榊卯をもったホットスポット監視装置を示
す部分継断面略図である。 第３図は第９図の装置に使用される信号処理回路の回路
ブロック図である。 第６図は第３図のブロック図に示すタイミング回路の７
つに対応する回路図である。 第７図は第１図の装置に使用される別な信号処理回路の
ブロック図である。 ２４・・−・・壁 ６０・・・・・・センサー装置 ７２・・・・・・支持体 ７４・・・・・・走査ヘッド ８２．８４・・・・・・駆動装置 ８６・・−・・軸線 ８８・・・・・・センサー、センサー装置々９０・・−
・・円柱レンズ ９２・・−・・ビーム折曲ミラー ９４・・・・・・合焦レンズ １００・・・・・・閾値記憶装置 １０２・・・・・・試験装置 １１０・・・・・・レーザー装置の作動を変」する装置
、作動信号を発する装置 １１４・・・・・・基勤輻射源 １８６・・・・・・信号処理回路、分析装置１８８・・
・・・・基準輻射記憶装置 １４０・・・・・・走査装置 １４２・・・・・・比較＠置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー使用設備の安全装置であつて、該設備を収
   容するエンクロージュア、該エンクロージュアを形成す
   るか、もしくはかかるエンクロージュア内に位置するか
   の、少なくとも１つの面、つまり１つの壁によつて放出
   された輻射を監視するセンサー装置、および該センサー
   装置に応答して単一の閾値または複数個の閾値を超えた
   、放出輻射のレベル、またはその変化に応じてレーザー
   の作動を変更する装置を包含することを特徴とする装置
   。 ２、上記センサー装置が、該センサー装置に監視すべき
   面（単数または複数）、つまり壁（単数または複数）を
   包含する全視界を見るようにさせる走査装置の一部を形
   成する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３　エンクロージュアに対して所定位置に配置されたホ
   ットスポットとしての役目を果たす、少なくとも１つの
   基準輻射源を包含し、上記走査装置を自己が見る全走査
   視界の中に該基準輻射源が包含されるように作動可能と
   し、上記変更する装置を該基準輻射源（単数または複数
   ）以外の輻射源（複数）に応答するときに限つてレーザ
   ーの作動を変更するように構成した特許請求の範囲第２
   項に記載の装置。 ４、基準輻射（単数または複数）に対する、上記センサ
   ー装置及び／又はレーザー作動変更装置の応答特性を選
   択的または周期的に試験する装置を包含する特許請求の
   範囲第３項に記載の装置。 ５、上記走査装置が視界の走査される方向に概して直角
   な方向に伸長している瞬間視界を生じるように構成され
   ている特許請求の範囲第２項乃至第４項の何れかに記載
   の装置。 ６、上記走査装置が異なる速度で走査を行なうように該
   走査装置を選択的に作動させることのできる特許請求の
   範囲第２項乃至第５項の何れかに記載の装置。 ７、別個のセンサー装置とこれらのセンサー装置に組合
   わせた走査装置をエンクロージユアの異なる諸点に配置
   し、該別個の走査装置を相互に異なる走査速度で作動可
   能とした特許請求の範囲第２項乃至第５項の何れかに記
   載の装置。 ８、上記センサー装置から相次ぐ瞬間視界に対応する出
   力信号の系列が引出されるようにする信号処理装置を設
   け、異なる温度分解能が得られるようにするため上記出
   力信号の系列の個々の分析とグループとしての分析とが
   行なえるように上記信号処理を構成した特許請求の範囲
   第２項乃至第５項の何れかに記載の装置。 ９、センサー装置が反覆して全体視界を見るように監視
   区域を循環的に走査すべく作動可能に上記走査装置を構
   成し、さらに上記循環走査によつて生じた全視界につい
   ての基準輻射の分布図形を書込むための記憶装置を包含
   し、その上に各走査サイクル中に上記センサー装置の発
   生した出力を書込まれた基準輻射の分布図形と比較し、
   そうすることによつて上記視界内に放射された輻射のレ
   ベルの局所的変化を検出可能にする装置を包含する特許
   請求の範囲第２項乃至第８項の何れかに記載の装置。 １０、各走査サイクル中に反覆してセンサー装置の出力
   信号をサンプリングして各信号サンプルが全視界内の相
   次ぐ瞬間視界に対応している所定個数のサンプル信号を
   発生させるようにする装置を包含し、上記記憶装置を上
   記相次ぐ瞬間視界を構成する個々の瞬間視界に対応する
   各サンプルから成る多数の基準信号サンプルが書込まれ
   るようにし、センサー装置からサンプリングした各出力
   信号を書込まれている基準信号と比較するように上記比
   較装置を作動可能に構成した特許請求の範囲第９項に記
   載の装置。 １１、少なくとも１つの閾値を書込むための閾値記憶装
   置を包含し、サンプリングされた出力信号と対応する書
   込まれた基準信号との差が上記１つの閾値、または個々
   の閾値を超えているか、いないかを決めるように上記比
   較装置を作動可能にした特許請求の範囲第１０項に記載
   の装置。 １２、走査サイクル中に得られた基準輻射分布図形を使
   用して書込まれている基準輻射分布図形を周期的に更新
   し、該更新が、Ｎを１以上の整数として、Ｎ走査サイク
   ルの組を終えてから、書込まれている各基準信号をサン
   プリングされた各出力信号で置換えることによつて行な
   われる特許請求の範囲第９項、第１０項、または第１１
   項に記載の装置。 １３、赤外放射光監視装置であつて、入射する赤外輻射
   光の強度に関連した電気信号を生じるように赤外輻射光
   に感応するセンサー装置と、該センサー装置が上記監視
   装置の使用中に反覆して監視区域を包含する全視界を見
   るように循環走査を行なう装置と、単一の閾値または複
   数個の閾値を基準にしてセンサー装置の出力を分析して
   上記全視界内に潜在的な被害発生状態を示す赤外輻射源
   の発生していることを検出する装置と、かかる発生源を
   検出するときに作動信号を発生する装置を包含する装置
   。 １４、上記センサー装置の試験を行なう装置を包含し、
   該試験装置は走査した視角の所定区域（単数または複数
   ）内に輻射源（単数または複数）の存在していることが
   上記分析装置によつて検出されたときに限つて上記作動
   信号を抑制するよう作動すべく構成されており、この構
   成によつて上記所定区域（単数または複数）の外にある
   潜在的被害発生源にだけ応答して上記作動信号が発生さ
   れる特許請求の範囲第１３項に記載の装置。 １５、上記走査装置が走査の行なわれている方向に概し
   て直角な方向に伸長した瞬間視界を生じるように構成さ
   れている特許請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６、走査装置が異なる速度で走査を行なうよう選択的
   に作動可能である特許請求の範囲第１３項乃至第１５項
   の何れかに記載の装置。 １７、上記分析装置を上記センサー装置から相次ぐ瞬間
   視界に対応する出力信号の系列が引出されるように構成
   し、かつ異なる温度分解能が得られるようにするため上
   記出力信号の系列の個々の分析と、グループとしての分
   析とが行なえるように該分析装置を作動可能にした特許
   請求の範囲第１３項乃至第１６項の何れかに記載の装置
   。 １８、上記分析装置が各走査サイクル中に反覆してセン
   サー装置の出力信号をサンプリングして各サンプリング
   信号が全視界内の相次ぐ瞬間視界に対応している所定個
   数のサンプリング信号を発生させるようにする装置と、
   相次ぐ瞬間視界の個々の視界に各基準信号が対応してい
   るような多数の基準信号が書込まれ、かかる多数の基準
   信号の集合が全視界に対する基準輻射分布図形を形成す
   るようにする記憶装置と、各サンプリングされた信号と
   対応する書込まれた基準信号との差が上記１つの閾値、
   または個々の閾値を超えているか、いないかを決めるよ
   うに作動可能な比較装置とを包含する特許請求の範囲第
   １３項乃至第１７項の何れかに記載の装置。 １９、走査装置が支持体、所定の軸線の回りに回転する
   よう上記支持体に取付けられた走査ヘッド、上記所定の
   軸線の回りに走査ヘッドを連続回転させるようにする駆
   動装置、該軸線の方向にそつて入射する赤外輻射光と交
   差するような上記軸線上の位置に配置された赤外線セン
   サー、走査ヘッドによつて担持されその広い視角が上記
   所定の回転軸線を含むか該軸に平行な平面内で拡がるよ
   うに配置されている円柱レンズ、および赤外輻射光を半
   径方向内側へ屈折させて合焦すると共に該輻射光を上記
   所定の軸線に平行に偏向させるビーム集束偏向用光学素
   子を包含する特許請求の範囲第２項乃至第１８項の何れ
   かに記載の装置。 ２０、上記光学素子が上記円柱レンズによつて屈折し、
   該レンズから半径方向内側へ進入する輻射を偏光させる
   ビーム折曲ミラーと、該ミラーとセンサーとの間に挿入
   された合焦レンズを包含する特許請求の範囲第１９項に
   記載の装置。